CN110100194B - 相位差膜、光学薄膜、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种相位差膜、包含相位差膜的光学薄膜及显示装置，该相位差膜使用液晶化合物而形成且其Nz因子大于0且小于1。本发明的相位差膜使用包含具有介晶基团的聚合性液晶化合物的组合物而形成，该相位差膜中，将相位差膜中的介晶基团的相位差膜的面内慢轴方向的有序参数设为Sx，将在面内与介晶基团的面内慢轴方向正交的方向的有序参数设为Sy，将介晶基团的相位差膜的厚度方向的有序参数设为Sz时，在介晶基团为棒状的情况下，满足式(1)～(3)的要件，在介晶基团为圆盘状的情况下，满足式(4)～(6)的要件。式(1)Sx＞Sz＞Sy；式(2)－0.300＜Sz＜0.200；式(3)Sx＞0.050；式(4)Sy＞Sz＞Sx；式(5)－0.200＜Sz＜0.300；式(6)Sy＞0.050。
Description
技术领域
本发明涉及一种相位差膜、光学薄膜及显示装置。
背景技术
具有折射率各向异性的相位差膜应用于显示装置的防反射膜及液晶显示装置的光学补偿薄膜等各种用途。
近年来，要求进一步提高对相位差膜所要求的特性，由Nz因子定义的三维折射率分布的控制变得非常重要。其中，满足0＜Nz＜1的相位差膜能够应用于各种用途。例如，满足Nz＝0.5的相位差膜的位相差值与视场角无关而几乎一致，通过使用这种相位差膜大幅改善液晶显示装置的视场角特性。
作为满足如上述的0＜Nz＜1的相位差膜，例如，在专利文献1中，提出有通过在聚碳酸酯等树脂薄膜贴付热收缩性薄膜而设为层叠体，并延伸该层叠体，之后，剥离热收缩性薄膜而获得的薄膜(相位差膜)(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-157911号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
另一方面，专利文献1中公开的相位差膜使用聚合物而形成，因此存在所获得的相位差膜的厚度厚的问题。
相对于此，使用液晶化合物而获得的相位差膜能够减薄厚度，但在以往技术中，还未开发有使用液晶化合物且表示规定范围的Nz因子的相位差膜。
本发明的课题在于，鉴于上述实际情况提供一种使用液晶化合物而形成且其Nz因子大于0且小于1的相位差膜。
或者，本发明的课题在于，还提供一种包含上述相位差膜的光学薄膜及显示装置。
用于解决技术课题的手段
本发明人等对以往技术的问题点进行了深入研究的结果，发现通过将包含于液晶化合物中的介晶基团的有序参数调整为规定范围，能够解决上述课题。
即，发现能够通过以下结构实现上述目的。
(1)一种相位差膜，其使用包含具有介晶基团的聚合性液晶化合物的组合物而形成，其中，
将相位差膜中的介晶基团的相位差膜的面内慢轴方向的有序参数设为Sx，将在面内与介晶基团的面内慢轴方向正交的方向的有序参数设为Sy，将介晶基团的相位差膜的厚度方向的有序参数设为Sz时，
在介晶基团为棒状的情况下，满足后述式(1)～(3)的要件，
在介晶基团为圆盘状的情况下，满足后述式(4)～(6)的要件。
(2)根据(1)所述的相位差膜，其中，
在介晶基团为棒状时，满足后述式(1)、式(3)及式(7)的要件，
在介晶基团为圆盘状时，满足后述式(4)、式(6)及式(8)的要件。
(3)根据(1)或(2)所述的相位差膜，其膜厚为20.0μm以下。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的相位差膜，其为单层结构。
(5)一种光学薄膜，其包含(1)至(4)中任一项所述的相位差膜。
(6)根据(5)所述的光学薄膜，其进一步包含偏振器。
(7)一种显示装置，其包含(1)至(4)中任一项所述的相位差膜或者(5)或(6)所述的光学薄膜。
发明效果
根据本发明，能够提供一种使用液晶化合物而形成，且Nz因子大于0且小于1的相位差膜。
或者，根据本发明，还能够提供一种包含上述相位差膜的光学薄膜及显示装置。
附图说明
图1是用于说明各轴方向的有序参数的图。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。另外，在本说明书中，使用“～”表示的数值范围表示作为下限值及上限值包含记载于“～”前后的数值的范围。首先，对在本说明书中使用之术语进行说明。
在本发明中，Re(λ)、Rth(λ)分别表示波长λ下的面内的迟延及厚度方向的迟延。无特别说明时，波长λ设为550nm。
在本发明中，Re(λ)、Rth(λ)在AxoScan OPMF-1(OptScience Co.,Ltd.制)中为由波长λ测量的值。通过利用AxoScan输入平均折射率((Nx+Ny+Nz)/3)和膜厚(d(μm))，计算出
慢轴方向(°)
Re(λ)＝R0(λ)
Rth(λ)＝((nx+ny)/2－nz)×d。
另外，R0(λ)表示为由AxoScan OPMF-1计算的数值，是指Re(λ)。
在本说明书中，折射率nx、ny、nz使用阿贝折射率(NAR-4T、ATAGO CO.,LTD.制)，且光源使用钠灯(λ＝589nm)而测量。并且，测量波长依赖性时，能够利用多波长阿贝折射计DR-M2(ATAGO CO.,LTD.制)，且使用与干涉滤光器的组合而测量。
并且，能够使用聚合物手册(JOHN WILEY&SONS，INC)、各种光学薄膜的目录的值。以下将主要光学薄膜的平均折射率的值进行例示，其为纤维素酰化物(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)、聚苯乙烯(1.59)。
并且，在本说明书中，Nz因子是由Nz＝(nx－nz)/(nx－ny)给出的值。
另外，在本说明书中，“可见光”是指波长为380～780nm的光。
并且，在本说明书中，关于角度(例如为“90°”等角度)及其关系(例如“正交”、“平行”及“以45°交叉”等)，包含在本发明所属的技术领域中允许的误差范围。例如，是指在严格的角度±10°的范围内等，优选与严格的角度的误差为5°以下，更优选为3°以下。
在本说明书中，偏振器的“吸收轴”是指吸光度的最高方向。“透射轴”是指与“吸收轴”呈90°角度的方向。
在本说明书中，相位差膜的“面内慢轴”是指在面内折射率成为最大的方向。
作为本发明的相位差膜的特征点之一，可举出将相位差膜中的介晶基团的各方向的有序参数调整为规定范围这一点。如在后面详细叙述，在本发明中规定的规定有序参数为显示介晶基团的各方向的取向程度的参数，本发明人等通过将这些规定在指定范围内，发现可获得显示所希望的Nz因子的相位差膜。
本发明的相位差膜使用包含具有介晶基团的聚合性液晶化合物的组合物而形成，该相位差膜中，
将相位差膜中的介晶基团的相位差膜的面内慢轴方向的有序参数设为Sx，将在面内与介晶基团的面内慢轴方向正交的方向的有序参数设为Sy，将介晶基团的相位差膜的厚度方向的有序参数设为Sz时，
在介晶基团为棒状的情况下，满足后述式(1)～(3)的要件，
在介晶基团为圆盘状的情况下，满足后述式(4)～(6)的要件。
以下，首先，对作为相位差膜的特征点的有序参数这一点进行详述，之后，对构成相位差膜的材料及制造方法进行详述。
＜有序参数＞
一般，作为显示液晶化合物的取向程度的参数已知有有序参数。有序参数在如晶体没有分布时成为1，如液体状态完全无规则时成为0。例如，在向列液晶中，通常取0.6左右的值。关于有序参数，例如，详细记载于DE JEU，W.H.(著)“液晶的物性”(KYORITSU SHUPPANCO.,LTD.,1991年、11页)，并由以下式表示。
[数学式1]
其中，θ是取向要件(例如，液晶化合物)的平均的取向轴方向与各取向要件的轴所呈的角度。
在本说明书中，如图1所示，将相位差膜的面内慢轴方向设为x轴，将在面内与慢轴方向正交的方向设为y轴，将相位差膜的厚度方向设为z轴，将通过取向分析获得的介晶基团的平均取向方向M与x轴、y轴、z轴的角度分别设为θX、θY、θZ时，分别由下述式显示介晶基团的x方向的有序参数Sx、y方向的有序参数Sy及z方向的有序参数Sz。
[数学式2]
作为相位差膜中的介晶基团的各方向上的有序参数的测量方法，可举出偏振拉曼光谱测量。
更具体而言，作为测量装置，偏振拉曼光谱测量使用nanofider(TokyoInstruments，Inc.制)。首先，使用AxoScan OPMF-1(OptScience Co.,Ltd.制)指定相位差膜的面内慢轴(x轴)方向。接着，将相位差膜的主面(xy面)、相位差膜的第1截面(xz面)及相位差膜的第2截面(yz面)设为测量面，进行偏振拉曼光谱测量。另外，上述第1截面及第2截面为在规定方向切断相位差膜而露出的截面。第1截面是与x轴平行且在相对于主面垂直的方向切断相位差膜而形成的截面。第2截面是与y轴平行且在相对于主面垂直的方向切断相位差膜而形成的截面。
作为偏振拉曼光谱测量的具体方法，在规定激励波长(例如785nm)下且以若干角度旋转偏振，测量相对于此平行的方向和垂直的方向的偏振拉曼光谱。接着，根据在NaokiHayashi，Tatsuhisa Kato，Phys.Rev.E，63，021706(2001)中记载的方法，相对于具有源自层中包含之介晶基团的骨架的峰的波段，通过逻辑导出的式进行基于最小平方法的拟合分析，计算测量面内的2次有序参数Sxy、Syx、Syz、Szy、Sxz及Szx。另外，根据以下式计算各轴方向的有序参数Sx、Sy及Sz。
Sx＝(Sxy+Sxz)/2
Sy＝(Syx+Syz)/2
Sz＝(Szx+Szy)/2
另外，相位差膜中的介晶基团的结构能够通过热分解GC-MS(Gaschromatography-mass spectrometry(气相色谱-质谱分析))、IR(infrared(红外线))光谱测量及NMR(nuclear magnetic resonance(核磁共振))测量进行确定。预先得知所使用的聚合性液晶化合物的结构时，通过该结构能够确定相位差膜中的介晶基团的结构。
另外，介晶基团的取向分析中使用的结构部位与介晶基团的基准轴平行时，能够直接使用分析结果。并且，介晶基团的取向分析中使用的结构部位与介晶基团的基准轴正交时，将分析结果向介晶基团的基准轴的方向进行转换。例如，介晶基团的取向分析中使用的结构部位与介晶基团的基准轴正交的液晶化合物显示向列液晶性时，液晶化合物以一轴性进行取向，因此通过以下式(X)～式(Z)转换由上述测量获得的测量值(SX⊥、SY⊥、SZ⊥)，能够计算沿各轴的介晶基团的有序参数。
另外，上述基准轴为计算有序参数时的轴，且根据介晶基团的种类而不同。详细内容在后面进行叙述。
[数学式3]
式(X) SX＝-2SX⊥
式(Y) SY＝-ZSY⊥
式(Z) SZ＝-2SZ⊥
计算上述有序参数时，基准轴根据介晶基团的种类发生变化。具体而言，在介晶基团为棒状时，将介晶基团的长轴作为基准计算有序参数。即，介晶基团的长轴成为基准轴，将介晶基团的长轴的平均取向方向与上述的x轴、y轴及z轴所呈的角度分别作为θX、θY及θZ计算有序参数。
并且，在介晶基团为圆盘状时，将与介晶基团的圆盘面正交的轴作为基准计算有序参数。即，与介晶基团的圆盘面正交的轴成为基准轴，将与介晶基团的圆盘面正交的轴的平均取向方向与上述的x轴、y轴及z轴所呈的角度分别作为θX、θY及θZ计算有序参数。
介晶基团为棒状时，满足式(1)～(3)的要件。
式(1)Sx＞Sz＞Sy
式(2)－0.300＜Sz＜0.200(优选为－0.100＜Sz＜0.100)
式(3)Sx＞0.050
其中，优选相位差膜的Nz因子在更接近0.50的这一点，满足式(1)、式(3)及式(7)的要件。
式(1)Sx＞Sz＞Sy
式(7)－0.040＜Sz＜0.040
式(3)Sx＞0.050
上述Sx优选为0.100以上，更优选为0.200以上。上限并无特别限定，但通常为0.400以下的情况。
并且，Sy优选为－0.100以下，更优选为－0.200以下。下限并无特别限定，但通常为－0.400以上的情况。
并且，Sx的绝对值与Sy的绝对值之差优选为0.100以下，更优选为0.040以下。下限并无特别限定，优选为0。
介晶基团为圆盘状时，满足式(4)～(6)的要件。
式(4)Sy＞Sz＞Sx
式(5)－0.200＜Sz＜0.300(优选为－0.100＜Sz＜0.100)
式(6)Sy＞0.050
其中，优选相位差膜的Nz因子在更接近0.50的这一点，满足式(4)、式(6)及式(8)的要件。
式(4)Sy＞Sz＞Sx
式(8)－0.040＜Sz＜0.040
式(6)Sy＞0.050
上述Sx优选为－0.100以下，更优选为－0.200以下。下限并无特别限定，通常为－0.400以上的情况。
并且，Sy优选为0.100以上，更优选为0.200以上。上限并无特别限定，通常为0.400以下的情况。
并且，Sx的绝对值与Sy的绝对值之差优选为0.100以下，更优选为0.040以下。下限并无特别限定，优选为0。
＜相位差膜的材料＞
相位差膜使用包含具有介晶基团的聚合性液晶化合物的组合物而形成。
具有介晶基团的聚合性液晶化合物的种类并无特别限定，可举出公知的聚合性液晶化合物。另外，介晶基团是指具有刚性且取向性的官能团。作为介晶基团的结构，例如可举出选自包含芳香环基及脂环基的群组中的基经由多个直接或连接基(例如，-CO-、-O-、-NR-(R表示氢原子或烷基)或组合这些的基)相连的结构。
聚合性液晶化合物是指具有聚合性基团的液晶化合物。
聚合性基团的种类并无特别限定，优选能够进行自由基聚合或阳离子聚合的聚合性基团。
作为自由基聚合性基团能够使用公知的自由基聚合性基团，优选丙烯酰基或甲基丙烯酰基。
作为阳离子聚合性基团，能够使用公知的阳离子聚合性基团，具体而言，可举出脂环式醚基、环状缩醛基、环状内酯基、环状硫醚基、螺环原酸酯基及乙烯氧基等。其中，优选脂环式醚基或乙烯氧基，更优选环氧基、氧杂环丁基或乙烯氧基。
尤其，作为优选的聚合性基团的例子可举出如下。
[化学式编号1]
聚合性液晶化合物中的聚合性基团数并无特别限定，优选为3个以下。
并且，还优选聚合性液晶化合物具有自由基聚合性基团和阳离子聚合性基团这2个基团。
聚合性液晶化合物的种类并无特别限定，可举出介晶基团的形状为棒状的棒状液晶化合物及介晶基团的形状为圆盘状的圆盘状液晶化合物。
另外，棒状的介晶基团是指主骨架部为直线结构的介晶基团，圆盘状的介晶基团是指主骨架部成为放射状扩散的结构的介晶基团。
作为聚合性液晶化合物，进一步分别具有低分子类型和高分子类型。高分子类型一般是指聚合度为100以上的类型(高分子物理·相转变动力学，土井正男著，2页，岩波书店，1992)。本发明中，还能够使用任意一个聚合性液晶化合物。
其中，就后述的延伸处理和/或收缩处理更容易控制有序参数的观点而言，可优选举出由以下通式(I)表示的化合物。
通式(I)L1-G1-D1-Ar-D2-G2-L2
D1及D2分别独立地表示-CO-O-、-O-CO-、-C(＝S)O-、-O-C(＝S)-、-CR1R2-、-CR1R2-CR3R4-、-O-CR1R2-、-CR1R2-O-、-CR1R2-O-CR3R4-、-CR1R2-O-CO-、-O-CO-CR1R2-、-CR1R2-O-CO-CR3R4-、-CR1R2-CO-O-CR3R4-、-NR1-CR2R3-、-CR1R2-NR3-、-CO-NR1-、或-NR1-CO-，R1、R2、R3及R4分别独立地表示氢原子、卤原子或碳原子数1～4的烷基。
G1及G2分别独立地表示碳原子数5～8的二价脂环式烃基，脂环式烃基中所含的亚甲基可被-O-、-S-或-NR6-取代，R6表示氢原子或碳原子数1～6的烷基。
L1及L2分别独立地表示一价有机基，选自包含L1及L2的群组中的至少一种表示具有聚合性基团的一价基。其中，优选L1及L2的其中一方表示具有聚合性基团的一价基，另一方表示不包含聚合性基团的一价有机基，或者L1及L2中的一方表示自由基聚合性基团，另一方表示阳离子聚合性基团。
Ar表示由通式(II-1)、通式(II-2)、通式(II-3)或通式(II-4)表示的二价芳香环基。
[化学式编号2]
Q1表示-S-、-O-或-NR11-，R11表示氢原子或碳原子数1～6的烷基。Y1表示碳原子数6～12的芳香族烃基或碳原子数3～12的芳香族杂环基。Z1、Z2及Z3分别独立地表示氢原子、碳原子数1～20的脂肪族烃基、碳原子数3～20的脂环式烃基、一价碳原子数6～20的芳香族烃基、卤原子、氰基、硝基、-NR12R13或-SR12。Z1及Z2可相互键结而形成芳香族烃环或芳香族杂环，R12及R13分别独立地表示氢原子或碳原子数1～6的烷基。A1及A2分别独立地表示选自包含-O-、-NR21-(R21表示氢原子或取代基。)、-S-及-CO-的群组中的基。X表示可键结有氢原子或取代基的第14～16族非金属原子。Ax表示具有选自包含芳香族烃环及芳香族杂环的群组中的至少一个芳香环的、碳原子数2～30的有机基。Ay表示具备可具有氢原子、取代基的碳原子数1～6的烷基或选自包含芳香族烃环及芳香族杂环的群组中的至少一个芳香环的、碳原子数2～30的有机基。Ax及Ay所具有的芳香环可具有取代基，Ax与Ay可键结而形成环。Q2表示可具有氢原子或取代基的碳原子数1～6的烷基。
关于由通式(I)表示的化合物的各取代基的定义及优选范围，关于上述通式(I)的D1、D2、G1、G2、L1、L2、R1、R2、R3、R4、Q1、Y1、Z1及Z2能够分别参考与日本特开2012-021068号公报中记载的化合物(A)的D1、D2、G1、G2、L1、L2、R4、R5、R6、R7、X1、Y1、Q1及Q2相关的记载，上述通式(I)的A1、A2及X能够分别参考与由日本特开2008-107767号公报中记载的通式(I)表示的化合物的A1、A2及X相关的记载，关于与上述通式(I)相关的Ax、Ay及Q2能够分别参考与由WO2013/018526中记载的通式(I)表示的化合物的Ax、Ay及Q1相关的记载。关于Z3，能够参考与日本特开2012-021068号公报中记载的化合物(A)的Q1相关的记载。
优选L1及L2的其中一方为由-D3-G3-Sp-P3表示的基团。
D3与D1相同。
G3表示单键、碳原子数6～12的二价芳香环基或杂环基、或碳原子数5～8的二价脂环式烃基，上述脂环式烃基所含的亚甲基可被-O-、-S-或-NR7-取代，其中，R7表示氢原子或碳原子数1～6的烷基。
Sp表示单键、亚烷基、-O-、-C(＝O)-、-NR8-或组合该些的基团。作为上述组合基团，例如可举出-(CH2)n-、-(CH2)n-O-、-(CH2-O-)n-、-(CH2CH2-O-)m、-O-(CH2)n-、-O-(CH2)n-O-、-O-(CH2-O-)n-、-O-(CH2CH2-O-)m、-C(＝O)-O-(CH2)n-、-C(＝O)-O-(CH2)n-O-、-C(＝O)-O-(CH2-O-)n-、-C(＝O)-O-(CH2CH2-O-)m、-C(＝O)-NR8-(CH2)n-、-C(＝O)-NR8-(CH2)n-O-、-C(＝O)-NR8-(CH2-O-)n-、-C(＝O)-NR8-(CH2CH2-O-)m、及-(CH2)n-O-C(＝O)-(CH2)n-C(＝O)-O-(CH2)n-。其中，n表示2～12的整数，m表示2～6的整数，R8表示氢原子或碳原子数1～6的烷基。
P3表示聚合性基团。聚合性基团的定义如上述。
优选L1及L2中的另一方为不包含聚合性基团的一价有机基或与P3不同的聚合性基团，例如，可举出碳原子数1～20的脂肪族烃基、碳原子数3～20的脂环式烃基及一价碳原子数6～20的芳香族烃基。另外，取代基可取代上述脂肪族烃、脂环式烃基及芳香族烃基，作为取代基，例如可举出烷基。
作为圆盘状液晶化合物，例如优选日本特开2007-108732号或日本特开2010-244038中记载的化合物。
组合物中具有介晶基团的聚合性液晶化合物的含量并无特别限定，但从更容易调整有序参数的观点而言，优选相对于组合物中的总固体成分为50质量％以上，更优选为70质量％以上，进一步优选为90质量％以上。上限并无特别限定，通常为99质量％以下的情况。
另外，组合物中的总固体成分中不包含溶剂。
上述组合物可包含除了具有介晶基团的聚合性液晶化合物以外的成分。
例如，组合物可包含聚合引发剂。所使用的聚合引发剂根据聚合反应的形式选择，例如，可举出热聚合引发剂及光聚合引发剂。例如，作为光聚合引发剂，可举出α-羰基化合物、偶姻醚、α-碳氢化物取代的芳香族偶姻化合物、多核醌化合物及三芳基咪唑二聚物与对氨基苯基酮的组合等。
优选聚合引发剂的含量相对于组合物的总固体成分为0.01～20质量％，更优选为0.5～5质量％。
并且,就涂膜的均匀性、膜的强度的观点而言,优选组合物可包含除上述聚合性液晶化合物以外的聚合性化合物(聚合性单体)。
作为聚合性化合物,可举出自由基聚合性或阳离子聚合性的化合物。其中,优选与上述聚合性液晶化合物具有共聚合性的化合物,更优选多官能性自由基聚合性单体。例如,可举出在日本特开2002-296423号公报中的[0018]～[0020]段中记载的化合物。
优选聚合性化合物的含量相对于聚合性液晶化合物的总质量为1～50质量％,更优选为2～30质量％。
并且,从涂膜的均匀性、膜的强度的观点而言,组合物可包含表面活性剂。
作为表面活性剂,可举出以往公知的化合物,但优选氟类化合物。具体而言,例如,可举出日本特开2001-330725号公报中的[0028]～[0056]段中记载的化合物。
并且,组合物可包含溶剂,优选有机溶剂。作为有机溶剂的例子,可举出酰胺(例如,N,N-二甲基甲酰胺)、亚砜(例如二甲基亚砜)、杂环化合物(例如吡啶)、烃基(例如苯、已烷)、卤代烷(例如氯仿、二氯甲烷)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯)、酮(例如丙酮、甲基乙基酮)及醚(例如四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷)。其中,优选卤代烷或酮。可并用2种以上有机溶剂。
并且,组合物可包含垂直取向剂及水平取向剂等各种取向控制剂。这些取向控制剂为能够在表面侧对液晶化合物水平或垂直地进行取向控制的化合物。
另外,组合物除上述成分之外还可包含粘附改良剂、增塑剂及聚合物等。
＜相位差膜的制造方法＞
相位差膜的制造方法只要获得表示上述特征的相位差膜,则并无特别限定。优选相位差膜的制造方法具有后述的工序1～工序3。
以下,对上述工序1～工序3的步骤进行详细说明。
(工序1)
工序1为在支承体上涂布包含具有介晶基团的聚合性液晶化合物的组合物而形成涂膜,并在涂膜实施取向处理而对聚合性液晶化合物进行取向的工序。
在工序1中使用的支承体为作为用于涂布组合物的基材具有功能的部件。支承体可为涂布及固化组合物之后被剥离的临时支承体或延伸之后被剥离的临时支承体。
另外,后述的光学薄膜可包含支承体,也可以不包含支承体。
作为支承体(临时支承体),除塑料薄膜之外还可使用玻璃基板。作为构成塑料薄膜的材料,可举出聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃、纤维素衍生物、硅酮及聚乙烯醇(PVA)等。
作为支承体的厚度,可为5～1000μm左右,优选为10～250μm,更优选为15～90μm。
另外,根据需要,可在支承体上配置取向层。
取向层一般以聚合物作为主要成分。作为取向层用聚合物,在多数文献中有记载,能够得到多数市售品。所利用的聚合物优选聚乙烯醇、聚酰亚胺或其衍生物。
另外,优选对取向层实施公知的摩擦处理。
取向层的厚度优选为0.01～10μm,更优选为0.01～1μm。
作为组合物的涂布方法,可举出帘式涂布法、浸涂法、旋涂法、印刷涂布法、喷涂法、狭槽涂层法、辊涂法、滑动涂布法、刮涂法、凹版涂布法及线棒法等公知的方法。由任意方法涂布的情况下,均优选单层涂布。
对形成于支承体上的涂膜实施取向处理,对涂膜中的聚合性液晶化合物进行取向。
取向处理能够通过在室温下干燥涂膜或加热涂膜而进行。由取向处理形成的液晶相为热致性液晶化合物的情况下,一般根据温度或压力的变化而能够进行转变。为具有溶致性的液晶化合物的情况下，根据溶剂量等的组合比也能够进行转变。
另外,加热涂膜的情况下的条件并无特别限定,作为加热温度优选为50～150℃,作为加热时间优选为10秒钟～5分钟。
(工序2)
工序2是对取向聚合性液晶化合物的涂膜实施固化处理的工序。
对取向聚合性液晶化合物的涂膜实施的固化处理的方法并无特别限定,例如,可举出光照射处理及加热处理。其中,从制造适应性的观点而言,优选光照射处理,更优选紫外线照射处理。
光照射处理的照射条件并无特别限定、优选为50～1000mJ/cm2的照射量。
(工序3)
工序3是对由工序2获得的固化膜实施延伸处理及收缩处理的至少一方而获得相位差膜的工序。本工序中,可实施延伸处理及收缩处理这双方,例如,可以以一方向进行延伸处理,而另一方向进行收缩处理等的方式根据方向改变处理的种类。
作为延伸处理的方法,可举出单轴延伸及双轴延伸等公知的延伸处理的方法。
作为收缩处理(尤其为热收缩处理)的方法,例如能够参考日本特开2006-215142号公报、日本特开2007-261189号公报及专利4228703号公报等中记载的方法。
并且,作为上述的支承体,可举出在进行延伸时的加热处理时向指定方向收缩的支承体(热收缩性支承体)等。例如,通过使用这种支承体,能够向指定方向延伸,并且在支承体的收缩方向上收缩固化膜。
对固化膜实施延伸处理和/或收缩处理(以后、还将这些简单统称为“指定处理”)的方向根据所使用的聚合性液晶化合物的种类及其取向方向选择最适当的方向。
例如,作为聚合性液晶化合物使用棒状液晶化合物,且在工序1中,相对于涂膜表面沿垂直方向取向有聚合性液晶化合物的情况下,通过向与固化膜的表面(主表面)平行的一方向延伸固化膜,且在面内沿与上述一方向正交的方向收缩固化膜,能够获得显示规定有序参数的相位差膜。
另外,若要标识指定处理前后的介晶基团的有序参数的变化,则在将延伸固化膜的方向设为x轴时,实施上述指定处理之前的固化膜大多情况下满足Sz＞Sx≈Sy的关系。并且,通过上述指定处理进行x轴方向的延伸和y轴方向的收缩,因此实施了指定处理的固化膜(相当于相位差膜)满足Sx＞Sz＞Sy的关系。
并且,作为聚合性液晶化合物使用棒状液晶化合物,且在工序1中,相对于涂膜表面沿水平方向取向有聚合性液晶化合物的情况下,通过向在面内沿与固化膜的面内慢轴方向正交的方向收缩固化膜,能够获得显示规定有序参数的相位差膜。
另外,若要标识指定处理前后的介晶基团的有序参数的变化,则在将收缩固化膜的方向设为y轴时,实施上述指定处理之前的固化膜大多情况下满足Sx＞Sy≈Sz的关系。并且,通过上述指定处理进行y轴方向的收缩,因此实施了指定处理的固化膜(相当于相位差膜)满足Sx＞Sz＞Sy的关系。
并且,作为聚合性液晶化合物使用圆盘状液晶化合物,且在工序1中,相对于涂膜表面沿垂直方向取向有聚合性液晶化合物的情况下,通过向固化膜的面内慢轴方向、及在面内与固化膜的面内慢轴方向正交的方向延伸固化膜,能够得到显示有规定有序参数的相位差膜。
另外,若要标识指定处理前后的介晶基团的有序参数的变化,则在实施上述指定处理之前的固化膜上，大多情况下满足Sy＞Sx≈Sz的关系。并且,通过上述指定处理进行x轴方向及y轴方向的延伸,因此实施了指定处理的固化膜(相当于相位差膜)满足Sy＞Sz＞Sx的关系。
并且,作为聚合性液晶化合物使用圆盘状液晶化合物,且在工序1中,相对于涂膜表面沿水平方向取向有聚合性液晶化合物的情况下,通过向固化膜的面内慢轴方向延伸固化膜,且在面内沿与固化膜的面内慢轴方向正交的方向收缩固化膜,能够显示规定有序参数的相位差膜。
另外,若要标识指定处理前后的介晶基团的有序参数的变化,则在实施上述指定处理之前的固化膜上，大多情况下满足Sz＞Sx≈Sy的关系。并且,通过上述指定处理进行x轴方向的延伸及y轴方向的收缩,因此实施指定处理的固化膜(相当于相位差膜)满足Sy＞Sz＞Sx的关系。
上述中,示出延伸处理及收缩处理的方法,但本发明并不限定于上述,根据所使用的液晶化合物的种类实施最适当的处理。
并且,适当调整延伸及收缩的程度,以便获得上述的式(1)～(3)或式(4)～(6)。
相位差膜的膜厚并无特别限定,从薄型化的观点而言,优选为20.0μm以下,更优选为10.0μm以下。另外,下限并无特别限定,从操作性的观点而言,优选1.0μm以上。
相位差膜从薄型化的观点而言,优选为单层结构。
(用途)
上述的相位差膜能够应用于各种用途,例如,还能够调整相位差膜的面内迟延,用作所谓λ/4板或λ/2板。
另外,λ/4板是指具有将某种指定波长的直线偏振转换为圆偏振(或者将圆偏振转换为直线偏振)的功能的板。更具体而言,是表示规定波长λnm下的面内迟延Re为λ/4(或该奇数倍)的板。
以理想值(137.5nm)为中心,λ/4板的波长550nm下的面内迟延(Re(550))可存在25nm左右的误差,例如优选为110～160nm,更优选为120～150nm。
并且,λ/2板是指指定波长λnm下的面内迟延Re(λ)满足Re(λ)≈λ/2的光学各向异性层。该式只要在可见光区域的任意波长(例如为550nm)下实现即可。其中,优选波长550nm下的面内迟延Re(550)满足以下关系。
210nm≤Re(550)≤300nm
相位差膜及包含该相位差膜的光学薄膜可包含在显示装置中。即,作为相位差膜的更具体的用途,例如,可举出用于对液晶单元进行光学补偿的λ/2光学补偿薄膜及使用于有机EL(electro-luminescence(电致发光))显示装置等显示装置的λ/4防反射膜。
尤其,本发明的相位差膜适当地应用于IPS(In Plane Switching(面内切换))型液晶显示装置的光学补偿薄膜,能够改善从倾斜方向观看时的色调变化及黑色显示时的漏光。
＜光学薄膜＞
作为包含上述相位差膜的光学薄膜,例如,可举出包含偏振器及相位差膜的光学薄膜。
偏振器只要是具有将光转换成指定的直线偏光的功能的部件(直线偏振器)即可,主要能够利用吸收型偏振器。
作为吸收型偏振器,使用碘类偏振器、利用二色性染料的染料类偏振器及聚烯类偏振器等。碘类偏振器及染料类偏振器有涂布型偏振器及延伸型偏振器,能够应用任一个,但优选使碘或二色性染料吸附到聚乙烯醇并延伸而制作的偏振器。
偏振器的吸收轴与相位差膜的面内慢轴的关系并无特别限定，相位差膜为λ/4板,光学薄膜用作圆偏振薄膜的情况下,优选偏振器的吸收轴与相位差膜的面内慢轴所呈的角度为45°±10°。
实施例
以下举出实施例对本发明进一步具体地进行说明。示于以下实施例的材料、使用量、比例、处理内容及处理步骤等在不脱离本发明的主旨的范围内,能够进行适当变更。因此,本发明的范围并不限定于以下所示的具体例。
[实施例1]
＜临时支承体的制作＞
将具有由下述通式(II)表示的内酯环结构的丙烯酸类树脂{共聚合单体质量比＝甲基丙烯酸甲酯/2-((羟基甲基)丙烯酸甲酯＝8/2、内酯环化率约100％、内酯环结构的含有比例19.4％、重量平均分子量133000、熔体流动速率6.5g/10分钟(240℃、10kgf)、Tg131℃}90质量份与丙烯腈-苯乙烯(AS)树脂{TOYO AS AS20、TOYO STYRENE Co.,Ltd制}10质量份的混合物(Tg127℃)的球团供给到双轴挤出机,且在约280℃下熔融挤出成薄片状。之后,在纵向单轴拉伸机上,以供气温度130℃、薄片面温度120℃、延伸速度30％/分钟、延伸倍率35％将熔融挤出的薄片纵向延伸。之后,在拉幅式拉伸机上,以供气温度130℃、薄片面温度120℃、延伸速度30％/分钟、延伸倍率35％将纵向延伸的薄片横向延伸。之后,在卷取部前方将横向延伸的薄片的两端部切除,并作为长度4000m的辊薄膜卷取,来获得厚度40μm的长条状的临时支承体。
[化学式编号3]
上述通式(II)中,R1为氢原子,R2及R3为甲基。
＜取向层的形成＞
利用#14线棒在上述临时支承体上连续涂布下述组成的取向层涂布液(A)。将涂布有取向层涂布液的临时支承体以60℃的暖风干燥60秒钟,并再以100℃的暖风干燥120秒钟,而在临时支承体上形成取向层。
所使用的改性聚乙烯醇的皂化度为96.8％。
-取向层涂布液(A)的组成-
光聚合引发剂(IRGACURE(注册商标)2959、BASF公司制)0.8质量份
[化学式编号4]
改性聚乙烯醇的组成比例为摩尔分数。
＜液晶层的形成＞
接着,关于棒状液晶化合物以向列相垂直取向而固定的液晶层的形成进行说明。
将下述组合物1溶解于MEK(甲基乙基酮)而制备成固体成分浓度成为10质量％从而获得涂布液。将所获得的涂布液棒涂布在上述取向层上,并在120℃下加热熟化2分钟,在涂布膜中获得棒状液晶化合物的均匀的取向状态。之后,以120℃保持该涂布膜,且向其利用金属卤化物灯在120℃、100mJ/cm2下照射紫外线而形成液晶层(膜厚：8μm)。
-组合物1-
[化学式编号5]
[化学式编号6]
[化学式编号7]
[化学式编号8]
[化学式编号9]
[化学式编号10]
[化学式编号11]
＜变形＞
在由拉幅机固定四边的批次拉伸机上,以供气温度140℃、薄膜面温度130℃、变形速度30％/分钟将包含如上述制作的临时支承体及液晶层的薄膜变形成表1中记载的变形倍率(X方向80％延伸、Y方向10％收缩)。之后,切除所获得的薄膜的四边的端部,而获得了包含延伸的临时支承体及相位差膜的薄膜1。
另外,上述X方向是指面内慢轴方向,Y方向为在面内与X方向正交的方向。另外,后述的实施例2～4也相同。
[实施例2]
除了代替组合物1使用以下组合物2并相对于取向层沿X方向进行摩擦处理之外,以与实施例1相同的步骤获得包含临时支承体及液晶层的薄膜。
在由拉幅机固定四边的批次拉伸机上,以供气温度140℃、薄膜面温度130℃、变形速度30％/分钟将获得的薄膜变形成表1中记载的变形倍率(X方向0％延伸、Y方向40％收缩)。之后,切除所获得的薄膜的四边的端部,而获得了包含延伸的临时支承体及相位差膜的薄膜2。
-组合物2-
[化学式编号12]
[实施例3]
除了代替组合物1使用以下组合物3并沿Y方向进行摩擦处理之外,以与实施例1相同的步骤获得了包含临时支承体及液晶层的薄膜。
在由拉幅机固定四边的批次拉伸机上,以供气温度140℃、薄膜面温度130℃、变形速度30％/分钟将获得的薄膜变形成表1中记载的变形倍率(X方向50％延伸、Y方向10％收缩)。之后,切除所获得的薄膜的四边的端部,而获得了包含延伸的临时支承体及相位差膜的薄膜3。
-组合物3-
组合物3相当于代替组合物1中的棒状液晶化合物(1)使用以下化合物101,代替棒状液晶化合物(2)使用化合物102,代替垂直取向剂1(0.5质量份)使用垂直取向剂2(2.0质量份)的组合物。
[化学式编号13]
[化学式编号14]
[实施例4]
除了代替组合物1使用以下组合物4之外,以与实施例1相同的步骤获得了包含临时支承体及液晶层的薄膜。
在由拉幅机固定四边的批次拉伸机上,以供气温度140℃、薄膜面温度130℃、变形速度30％/分钟将获得的薄膜变形成表1中记载的变形倍率(X方向20％延伸、Y方向50％收缩)。之后,切除所获得的薄膜的四边的端部,而获得了包含延伸的临时支承体及相位差膜的薄膜4。
-组合物4-
组合物4相当于代替组合物2中的棒状液晶化合物(1)使用上述化合物101,代替棒状液晶化合物(2)使用化合物102,代替表面活性剂3(0.2质量份)使用表面活性剂4(0.8质量份)的组合物。
[化学式编号15]
[比较例1～4]
将在实施例1～4中制造的包含实施延伸处理之前的临时支承体及液晶层的薄膜分别用作比较例1～4的薄膜。
通过上述的方法,计算出由在上述实施例及比较例制造的薄膜剥离所延伸的临时支承体,而获得的相位差膜中的介晶基团的有序参数及Nz因子。将结果总结示于表1。
另外,表1中,“初始取向”表示介晶基团相对于实施延伸处理之前的固化膜(液晶层)中的膜表面的取向方向。
并且,表1中,“膜厚”表示在实施例1～4中所获得的相位差膜的膜厚,且在比较例1～4的液晶层的膜厚。
[表1]
如上述表1所示,确认到了满足规定有序参数的相位差膜显示所希望的Nz因子的内容。
Claims (8)
1.一种相位差膜，其使用包含具有介晶基团的聚合性液晶化合物的组合物而形成，其中，
将所述相位差膜中的所述介晶基团的所述相位差膜的面内慢轴方向的有序参数设为Sx，将在面内与所述介晶基团的所述面内慢轴方向正交的方向的有序参数设为Sy，将所述介晶基团的所述相位差膜的厚度方向的有序参数设为Sz时，
在所述介晶基团为棒状的情况下，满足式(1)～(3)的要件，
在所述介晶基团为圆盘状的情况下，满足式(4)～(6)的要件，
式(1) Sx＞Sz＞Sy
式(2) －0.300＜Sz＜0.200
式(3) Sx＞0.050
式(4) Sy＞Sz＞Sx
式(5) －0.200＜Sz＜0.300
式(6) Sy＞0.050，
其中，在所述介晶基团为棒状的情况下，将所述介晶基团的长轴作为基准而计算所述有序参数，在所述介晶基团为圆盘状的情况下，将与所述介晶基团的圆盘面正交的轴作为基准而计算所述有序参数；
其中，将所述相位差膜的面内慢轴方向设为x轴，将在面内与慢轴方向正交的方向设为y轴，将所述相位差膜的厚度方向设为z轴，将所述介晶基团的平均取向方向M与x轴、y轴、z轴的角度分别设为θX、θY、θZ时，所述有序参数Sx、所述有序参数Sy及所述有序参数Sz分别由下述式表示：
[数学式2]
2.根据权利要求1所述的相位差膜，其中，
在所述介晶基团为棒状的情况下，满足式(1)、式(3)及式(7)的要件，
在所述介晶基团为圆盘状的情况下，满足式(4)、式(6)及式(8)的要件，
式(1) Sx＞Sz＞Sy
式(7) －0.040＜Sz＜0.040
式(3) Sx＞0.050
式(4) Sy＞Sz＞Sx
式(8) －0.040＜Sz＜0.040
式(6) Sy＞0.050。
3.根据权利要求1或2所述的相位差膜，其膜厚为20.0μm以下。
4.根据权利要求1或2所述的相位差膜，其为单层结构。
5.根据权利要求1或2所述的相位差膜，其在波长550nm下的面内迟延Re(550)为110～160nm。
6.一种光学薄膜，其包含权利要求1至5中任一项所述的相位差膜。
7.根据权利要求6所述的光学薄膜，其进一步包含偏振器。
8.一种显示装置，其包含权利要求1至5中任一项所述的相位差膜或者权利要求6或7所述的光学薄膜。
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